CN109950921A - 分布式智能铁路再生电能利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种分布式智能铁路再生电能利用系统。采用大功率变流机组，组成分布式电能融通设备，桥接牵引变电所和分区所各个相邻的27.5kV供电臂，以扩大再生电能的消纳利用范围；同时在牵引变电所采用储能单元，以平衡再生电能的产生与消纳利用之间的时间差异。此外，通过充分利用再生电能，并有效降低牵引变电所的最大需量值，实现铁路牵引供电系统的综合节能。
Description
技术领域
本发明属于铁路牵引供电系统技术领域，涉及一种铁路列车再生制动电能综合利用系统。
背景技术
电气化铁路的牵引动力，在货运方面主要采用交流传动机车，在客运方面主要采用交流传动机车或动车组。而交流传动机车或动车组主要采用再生制动方式，这会在牵引接触网中产生大量的再生制动电能。
目前，能给铁路单位带来收益的再生电能利用方法主要有两种：一种不需要额外增加设备，再生电能被同一并联接线供电臂下的牵引机车直接利用，但电路上为不可控的随机利用；另一种在牵引变电所的两个供电臂间增加变流和储能设备，但再生电能的利用范围局限于变电所的两个供电臂区间内。这两种方法的再生电能利用率都不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种分布式智能铁路再生电能利用系统，对铁路接触网中产生的再生制动电能加以利用，解决了现有技术中存在的再生电能利用率不高问题。
本发明所采用的技术方案为：
一种分布式智能铁路再生电能利用系统，在铁路沿线的牵引变电所和分区所均设置有电能融通设备，所述牵引变电所设置有储能单元，储能单元通过变流机组及DC/DC机组并联在牵引变电所上，所述分区所设置有变流机组连接两端接触网。
牵引变电所和分区所均以桥接方式并联接入电能融通设备。
牵引变电所的电能通融设备包括变流机组，变流机组两边分别连接有变压器，变压器经过高压电器接入接触网中，所述变流机组中间并联有DC/DC机组，DC/DC机组并联有储能单元。
变流机组具体为两个方向相反的变流器并联而成，在两个所述变流器之间还并联有一个电容。
分区所的电能融通设备包括变流机组，变流机组两边分别连接有变压器，变压器经过高压电器接入接触网中。
采用大功率变流机组，组成分布式电能融通设备，桥接牵引变电所和分区所各个相邻的27.5kV供电臂，以扩大再生电能的消纳利用范围；同时在牵引变电所采用储能单元，以平衡再生电能的产生与消纳利用之间的时间差异。此外，通过充分利用再生电能，并有效降低牵引变电所的最大需量值，实现铁路牵引供电系统的综合节能。
本发明的有益效果是：
1、扩大了牵引接触网融通再生电能的范围，可以连通整条铁路的牵引接触网，直至连通整个电气化铁路网的牵引接触网。
2、采用储能单元，使得那些不能即时利用的再生电能，在其他时间得以利用。
3、通过融通、储存和释放再生电能，等效增大变电所牵引变压器的容量。或者，有效降低变电所牵引变压器的最大需量值。
4、平衡供电臂负荷，稳定接触网电压，减少电网负序、无功、谐波等影响，提高电能质量。
附图说明
图1是分布式智能铁路再生电能利用系统结构示意图。
图2是分布式智能铁路再生电能利用系统牵引变电所电能融通设备的结构示意图。
图中，1.牵引变电所，2.分区所，3.变流机组，4.DC/DC机组，5.储能单元，6.变压器，7.高压电器，8.变流器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种分布式智能铁路再生电能利用系统，在铁路牵引变电所1和分区所2均设置有电能融通设备，所述牵引变电所1设置有储能单元5，储能单元5通过DC/DC机组4和变流机组3并联在牵引变电所1接触网上，所述分区所2设置有变流机组3连接两端接触网。
牵引变电所1和分区所2均以桥接方式并联接入电能融通设备。
牵引变电所1的电能通融设备包括变流机组3，变流机组3两边分别连接有变压器6，变压器6经过高压电器7接入接触网中，所述变流机组3中间并联有DC/DC机组4，DC/DC机组4并联有储能单元5。
变流机组3具体为两个方向相反的变流器8并联而成，在两个所述变流器8之间还并联有一个电容。
分区所2的电能通融设备包括变流机组3，变流机组3两边分别连接有变压器6，变压器6经过高压电器7接入接触网中。
在电气化铁路的每个牵引变电所1和分区所2各个相邻的27.5kV供电臂，都以桥接方式并联接入分布式电能融通设备，构建连通整个牵引接触网的大范围电能融通主电路。
电能融通设备由变流机组3、DC/DC机组4、储能单元5、变压器6、高压电器7等组成。变流器为双向大功率单相变流器，储能单元接入变电所变流器的中间直流环节。牵引变电所的电能融通设备包括全部组成单元；分区所的电能融通设备只包括部分组成单元，即分区所的变流器不接DC/DC机组和储能单元。如图1所示。
对应于牵引接触网主电路中分布式电能融通设备，配置分布式智能控制系统。采用大功率变流机组，组成分布式电能融通设备，桥接牵引变电所和分区所各个相邻的27.5kV供电臂，以扩大再生电能的消纳利用范围；同时在牵引变电所采用储能单元，以平衡再生电能的产生与消纳利用之间的时间差异，使再生电能在制动机车、牵引机车、储能单元之间进行最优化流动，提高再生电能的消纳利用率。
普速铁路牵引变电所左右两个供电臂间距一般为40～60km，高速铁路牵引变电所左右两个供电臂间距一般为50～80km。考虑电能融通传输效率和变电所之间以及机车之间相互交叉影响等因素，本发明可以将再生电能利用范围增大1.5～2倍。即：普速铁路范围可以增大到80～120km，高速铁路范围可以增大到100～160km。
网络控制系统采用三层架构：主控层、站控层、分控层。
站控制器属于站控层，安装于每个牵引变电所和分区所内，在通信方面起到数据上传下达的作用，同时，在控制上完成本站自洽控制功能。
牵引变电所的电能融通设备组成如图2所示。其中：
1、变流器起到电力潮流的大小和方向控制作用。
2、DC/DC机组起到对储能单元电池的充放电控制作用。
3、储能单元的电池起到电能的存储和释放作用。
4、变压器起到主电路电压的高低变换作用。
5、高压电器起到主电路的保护和测量作用。
本发明通过融通、储存和释放再生电能，等效增大变电所牵引变压器的容量。或者，有效降低变电所牵引变压器的最大需量值；平衡供电臂负荷，稳定接触网电压，减少电网负序、无功、谐波等影响，提高电能质量。
Claims (5)
1.一种分布式智能铁路再生电能利用系统，其特征在于，在铁路牵引变电所(1)和分区所(2)均设置有电能融通设备，所述牵引变电所(1)设置有储能单元(5)，储能单元(5)通过DC/DC机组(4)和变流机组(3)并联在牵引变电所(1)接触网上，所述分区所(2)设置有变流机组(3)连接两端接触网。
2.根据权利要求1所述的一种分布式智能铁路再生电能利用系统，其特征在于，所述牵引变电所(1)和分区所(2)均以桥接方式并联接入电能融通设备。
3.根据权利要求1所述的一种分布式智能铁路再生电能利用系统，其特征在于，所述牵引变电所(1)的电能通融设备包括变流机组(3)，变流机组(3)两边分别连接有变压器(6)，变压器(6)经过高压电器(7)接入接触网中，所述变流机组(3)中间并联有DC/DC机组(4)，DC/DC机组(4)并联有储能单元(5)。
4.根据权利要求3所述的一种分布式智能铁路再生电能利用系统，其特征在于，所述变流机组(3)具体由两个方向相反的变流器(8)并联而成，在两个所述变流器(8)之间还并联有一个电容。
5.根据权利要求1所述的一种分布式智能铁路再生电能利用系统，其特征在于，所述分区所(2)的电能通融设备包括变流机组(3)，变流机组(3)两边分别连接有变压器(6)，变压器(6)经过高压电器(7)接入接触网中。
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